Post on 23-Jun-2020
Wykorzystanie produktów opartych na biomasie do rozwoju produkcji
biopaliw
Magdalena Borzęcka-Walker
• Ocena szybkiej pirolizy (FP), pirolizy katalitycznej (CP) oraz hydrotermalnej karbonizacji (HTC),
• Optymalizacja transportu i logistyki
• Eksploatacja nośnika energii i jego produkty pochodne
• Ocena i porównanie łańcucha dostaw
Cele
najbardziej obiecującym rodzajem biomasy do celów energetycznych jest słoma
Potencjał biomasy Słoma
Proces przetwarzania surowców biomasowych
Ciepło i energia
Paliwa transportowe i
chemikalia
Paliwa transportowe , Olej opałowy
spalanie
gazyfikacja i synteza
oczyszczanie
Logistyka i
transport
Konwersja do nośników energii
Suchy lub mokry
surowiec
Zielone chemiczne półprodukty
Magazynowanie
Centralny zakład konwersji
Użytkownik końcowy
Źródło
pobocze biomasy
Dostępna biomasa
Użyta biomasa
Źródło biomasy (pryzma)
Centralny zakład konwersji
Zdecentralizowany zakład konwersji
Połączony zdecentralizowany zakład konwersji
Magazyn pośredni
Potencjalna lokalizacja
Magazyn
pośredni Połączony
zdecentralizowany
zakład konwersji
Zdecentralizowana konwersja
• Praca wykonywana zarówno w laboratorium jak i skali pilotażowej
• Katalizatory syntetyzowane przez GRACE
• Cztery katalizatory badano w skali pilotażowej
• Wystarczająca ilość oleju został wyprodukowany do analiz
• Podnoszenie jakości w procesach rafineryjnych w toku (NESTE)
• Wyniki do dziś bardzo obiecujące
Stan prac w katalitycznej pirolizie
Miskant Odpady przemysłu drzewnego Słoma pszeniczna
Piroliza katalitycznej (CP) koncepcja- CERTH
Oil Refinery Olej dla rafinerji
Pyroliza katalityczna biomasy
Bio-olej Katalizator heterogeniczny
Zdecentralizowana konwersja
Konwersja suchego surowca poprzez pirolizę do pośredniego nośników energii na różnych poziomach procesu:
•Poziom- Lab: • szybkość podawania biomasy~ 0,1 kg/h
Jednostka demonstracja procesu: Szybkość podawania biomasy~ 10-15 kg/h
•bioliq® Pilotażowy zakład: •Szybkość podawania biomasy~ 500 kg/h
Zdecentralizowana konwersja Szybka piroliza (FP) at KIT
28.08.2013 BioBoost Status Slides V 2.0_M14 9
Miskant Słoma pszeniczna Odpady przemysłu drzewnego
Szybka piroliza (FP)
Przygotowanie nośnikiem energii, charakterystyka,
obsługa i przechowywanie
Mieszaniny frakcji z pyrolizy – biowęgiel i olej zawiesiny lub pasty
Mieszanie zawiesiny oraz urządzenia do zagęszczania zawiesin, •Różnice w zawartości ciał stałych i charakterystyka wytworzonych zawiesin •Pomiar zużycia energii w procesie mieszania
Wieża sedymentacyjna z segmentami oraz zebrane próbki po określonym czasie
Badania sedymentacji zawiesin
Mikser koloidalny zawiesina Mieszalnik Pasta
Charakterystyka biowęgla
biowęgiel Rozkład wielkości cząstek
Kształt i struktura
Zakład pilotażowy K3-335
Zakład przemysłowy HTC-0
Zdecentralizowana konwersja Karbonizacja hydrotermalna (HTC) - AVA CO2
• Analizy laboratoryjne w KIT karbonizacja HTC analizy węgla i wody poprocesowej
• K3 karbonizacja w AVA-CO2 HTC analizy węgla i wody poprocesowej
• Optymalizacja parametrów reakcji HTC analizy węgla i wody poprocesowej
• HTC0 test (wielkość przemysłowa) HTC analizy węgla i wody poprocesowej
Organiczne odpady komunalne Odpady poprodukcyjne z browarów
słoma
Zdecentralizowana konwersja
Biomasa dedykowana HTC w BioBoost
Status of the work in HTC
Cenne produkty
- HTC woda poprocesowa -Fosforany, Hydroksymetylofurfural (do wytwarzania różnego rodzaju chemikaliów)
- Pyrolisa - Olej -fenole (do wykorzystanie do produkcji żywice polimerowych)
Bio-syncrude (bio-syntetyczna ropa naftowa ) (mieszanka biowęgla i płynnej fazy z szybkiej pirolizy)
Olej katalityczny (pyroliza katalityczna),
Biowęgiel (z konwersji hydrotermalnych)
Pośrednie nośniki energii:
Granice procesu
1. Wynik: produkt
• 2. Wkład: surowce, urządzenia, katalizatory, etc.
• 3. Proces: pojemność, praca, sprzęt, etc.
• 4. Emisje: powietrza, wody i gleby.
• 5. Odpady: strumienie odpadów, które mają być zużyte i mają opłaty
Ocena techniczno-ekonomiczna - TNO granice procesu
Logistyka Koszt dostarczenia
biomasy do lokalnego zakładu
€/ton
Lokalny zakład przetwórczy
Całkowity kapitał inwestycyjny
Wydatki operacyjne
Surowiec Lokalny zakład
przetwórczy
Centralny zakład
przetwórczy Logistyka
koszt €/ton
Final end product Koszt produkcji
energii w €/MWh (minimalna cena
sprzedaży)
Nośnik energii Koszt produkcji nośnika energii
€/MWh (minimalna cena
sprzedaży)
Centralny zakład przetwórczy
Całkowity kapitał inwestycyjny
Wydatki operacyjne
Produkt końcowy
Bilans energetyczny Efektywność energetyczna przetwarzania biomasy do
końcowego produktu energetycznego
Kluczowe wskaźniki wydajności
Ścieżki referencyjne
Biomasa: Słoma
Szybka pyroliza
Zakład gazyfikacji
Syngas
Zakłady lokalne Zakłady centralne Biosyncrude
Biomasa: Organiczne
odpady komunalne
Hydrotermalna karbonizacja
Biowęgiel Elektro-ciepłownia
Ciepło i energia
elektryczna
Biomasa: resztki z
przemysłu drzewnego
Katalityczna pyroliza
Pyrolysis Oil Refineria
Paliwa transportowe
Wstępne wyniki analiz ocena techno-economiczna
względny udział w kosztach operacyjnych
surowiec ogólne koszty stałe koszty inne zmienne, narzędzia
Podział kosztów na nośnik energii
Lokalne przetwórstwo
Logistyka
Biomasa
Osiągnięcie celu
• Identyfikacja optymalnego nośnika (-ów) energii wytwarzanej przez zdecentralizowane zakłady przetwarzania biomasy przy użyciu szybkiej pirolizy (FP), pirolizy katalitycznej (CP) oraz hydrotermalnej karbonizacji (HTC),
• Zwiększenie elastyczności różnych rodzajów surowca poprzez zastosowanie zoptymalizowanego nośnika (-ów) energii.
• Umożliwienie wykorzystania mokrych i suchych surowców dla wszystkich aplikacji
• Ocena chemicznych produktów ubocznych przemiany
• Opracowanie logistycznego modelu do identyfikacji najbardziej odpowiednich lokalizacji dla zakładów konwersji na podstawie podaży i popytu
• Wykonanie technicznej, ekonomicznej, środowiskowej i społecznej oceny wrażliwości łańcuchów, i analizy scenariuszy (LCA)
• Analiza oraz wskazanie nośnika (ów) energii oraz zastosowanie w elektrociepłowniach, gazyfikacji, rafineriach, oraz zakładach chemicznych
20
Dziękuję za uwagę